DE4243620C2 - Vorrichtung zum Fügen von mindestens zwei flächig aufeinanderliegenden, dünnwandigen Ausgangswerkstücken und in der Vorrichtung hergestelltes Werkstück - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung zum Fügen von minde­ stens zwei flächig aufeinanderliegenden, dünnwandigen, ge­ lochten Ausgangswerkstücken aus plastisch kaltverformbarem Werkstoff mittels eines Biegestempels gegen einen Gegenhalter, wobei eines der Werkstücke mit aufgebogenen Laschen in Richtung auf den Biegestempel in der Vorrichtung liegt, und wobei der Gegenhalter als Gegenhalterplatte ausgebildet ist, und wobei der Biegestempel gegen den Gegenhalter federbelastet ist und in einer Führungshülse in Richtung zu dem Gegenhalter in ei­ ner Längsführung geführt ist, in der die Feder des Biege­ stempels hinter diesem angeordnet ist und wobei die Laschen in einem vorbestimmten Winkel vorgebogen werden und im wei­ teren Verlauf der Schließbewegung der Vorrichtung die Füh­ rungshülse gegen die Kraft der Feder des Biegestempels bis zur Anlage an die Ausgangswerkstücke bewegt wird, wobei die Laschen vollständig auf der Oberfläche des am Biegestempel anliegen­ den Ausgangswerkstückes aufgepreßt werden.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein in der Vorrichtung hergestelltes Werkstück, welches in besonderer Weise ausgestaltet ist.

Eine derartige Fügevorrichtung ist zum Zwecke des Verbindens mindestens zweier aufeinanderliegender Bleche gebräuchlich. Dabei werden die aufeinanderliegenden, gelochten Bleche in einer Bördelvorrichtung mit einem Biegestempel gegen einen Gegenhalter, der üblicherweise als Gegenhalterplatte ausge­ staltet ist, verpreßt. Das vom Biegestempel aus gesehen un­ terste Blech der aufeinanderliegenden Bleche weist bei be­ kannten Vorrichtungen eine Bohrung mit einer vollständig durchgezogenen Tulpe auf, die durch die Bohrungen der ande­ ren Bleche hindurchragt und über die Oberfläche des obersten Bleches hinausragt. Diese Tulpe wird von dem Biegestempel so umgebördelt, daß sie auf der Oberfläche des dem Biegestempel gegenüberliegenden Bleches fest verpreßt aufliegt.

Bei der Anwendung der bekannten Fügevorrichtung bei der Verbindung von einem Werkstück aus einem rostfreien Edel­ stahl und einem weiteren Werkstück aus z. B. üblichem Stahl, z. B. zum Verkleiden von Außenkanten einer Tür einer Haus­ halt-Geschirrspülmaschine, wie aus dem DE 91 13 828 U1 be­ kannt, wobei aus optischen Gründen das Werkstück aus Edel­ stahl - ein Verkleidungsprofil - mit der durchgezogenen Tul­ pe ausgestattet sein muß, hat sich gezeigt, daß beim Durch­ ziehen der Tulpe die als Außenkante sichtbare Oberfläche des Werkstückes aus Edelstahl beschädigt wird, die Tulpe auf­ grund des sehr spröden Materials zum Einreißen neigt und beim Umbördeln ebenfalls einreißt oder sogar bricht, so daß eine sichere und optisch einwandfreie Verbindung nicht ge­ währleistet ist.

Aus der DE 32 01 717 A1 ist ein Verfahren zum Verbinden von dünnwandigen Werkstücken und ein nach diesem Verfahren her­ gestelltes Werkstückgefüge bekanntgeworden, wobei nach dem Verfahren wenigstens ein Werkstück mit einer kreisrunden Lo­ chung ausgestattet wird und ein Werkstück mit einer kreis­ runden Lochung mit radialen auf einen größeren Durchmesser als den der Lochung führenden Schlitzen versehen wird. Zwi­ schen der Lochung und dem Ende der Schlitze entstehen etwa gleichmäßig gestaltete, lappenförmige Randteile. Diese Rand­ teile werden aufgebogen. Zum Verbinden der Werkstücke wird das Werkstück mit der kreisrunden Lochung auf die aufgeboge­ nen Randteile aufgesetzt und die Randteile bis zur Oberflä­ che des aufgelegten Werkstückes umgebogen und darauf ver­ preßt.

Beim Aufbiegen von durch Schlitzung entstandenen Randstücken entsprechend der DE 32 01 717 A1 hat sich in der Praxis ge­ zeigt, daß, insb. bei Verwendung von sprödem Material, die­ ses zum Einreißen neigt und beim weiteren Umbördeln eben­ falls einreißt oder sogar bricht. Ein sicheres und insb. op­ tisch einwandfreies Werkstückgefüge ist nach dem vorbe­ schriebenen Verfahren nicht herstellbar.

Ferner ist aus US 43 91 037 eine Vorrichtung zum Fügen von mindestens zwei flächig aufeinanderliegenden, dünnwandigen Werkstücken bekanntgeworden, in der die zwei aufeinanderlie­ genden Werkstücke in einem ersten Arbeitsschritt mittels Stempel mit einer pyramidenförmigen, scharfkantigen Spitze in einem Arbeitsgang geschlitzt und die entstehenden Laschen aufgebogen werden. Diese Schlitzstempel werden dann zurück­ gezogen. Die Vorrichtung nach US 43 91 037 weist Biegestem­ pel auf, die in einer Längsführung gegen eine Gegenhalter­ platte, in der die Schlitzstempel geführt sind, beweglich gelagert sind und mittels Federn in Richtung auf die Gegen­ halterplatte vorgespannt sind. In einem auf das vorbeschrie­ bene Lochen der Werkstücke folgenden Arbeitsgang wird die Gegenhalterplatte ebenso wie die Führungsplatte für die Bie­ gestempel in Richtung auf die Biegestempel nach unten be­ wegt, wobei die aus der Längsführung vorstehenden Biegestem­ pel die aufgebogenen Laschen weiter biegen. Bei weiterer Be­ wegung der vorgenannten Platten wird der Biegestempel gegen die Kraft der Feder in die Längsführung zurückgeschoben und eine ebene Frontfläche der Längsführung der Biegestempel kommt zur Anlage an den Werkstücken und drückt die Laschen vollständig auf der Oberfläche des dem Biegestempel gegen­ überliegenden Werkstückes auf und preßt diese dort fest. Sollen in eine derartige Vorrichtung die Werkstücke schon im vorgelochten und aufgebogenen Zustand eingelegt werden, so ist eine genaue Zentrierung der Werkstücke gegenüber den Biegestempeln nicht gegeben, so daß es zu Verformungen der Werkstücke an Stellen kommen kann, an denen keine Verformung gewünscht ist. Werkstückgefüge, die in einer derartigen Vor­ richtung gefertigt werden, weisen aufgrund des Vorschlitzens und Aufbiegens mittels Schlitzstempeln die gleichen Nachtei­ le auf wie schon bei DE 32 01 701 A1 beschrieben, nämlich an den Enden der Schlitze neigt das Material, insb. wenn sprö­ des Material verwendet wird, zum Einreißen und kann beim Um­ bördeln sogar brechen. Eine sichere und optisch einwandfreie Verbindung wird damit nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein in dieser Vorrichtung herstellbares Werkstück zu schaffen, bei dem in einfacher Art und Weise die zu ver­ bindenden Werkstücke manuell eingelegt werden können und ei­ ne sichere und optisch einwandfreie Verbindung auch bei Ver­ wendung von sehr sprödem Material, wie Edelstahl rostfrei, gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Gegenhalterplatte ein gegen den Biegestempel federbela­ steter, in Richtung zu dem Biegestempel beweglicher und in einer Längsführung geführter Führungsstift angeordnet ist, der in der Offenstellung der Vorrichtung in die Bohrungen der zufügenden Werkstücke hineinragt, und wobei während der Schließbewegung der Vorrichtung die Stirnflächen von Biege­ stempel und Führungsstift zur Anlage kommen und der Füh­ rungsstift von dem Biegestempel gegen die Kraft der Feder des Führungsstiftes in die Längsführung in der Gegenhalter­ platte bis zu einem Anschlag eingeschoben wird.

Bezüglich des Werkstücks wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 5 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Herstellung eines dünnwandigen Werkstückes mit einer oder mehreren Bohrungen mit einragenden Laschen, z. B. durch Stanzen, ist wesentlich kostengünstiger und führt zu keiner­ lei Beschädigung der Oberfläche des Werkstückes im Vergleich zu der Herstellung mit den vorbeschriebenen Vorrichtungen. Bei dem Umbiegen einzelner Laschen ist die Belastung des Werkstoffes des Werkstückes, auch wenn es sich um einen sehr spröden Werkstoff handelt, wesentlich geringer als bei der Herstellung mit den vorbeschriebenen Vorrichtungen, so daß die Praxis gezeigt hat, daß Tendenzen zum Einreißen oder Ab­ brechen der umgebogenen Teile auch bei Verwendung von rost­ freiem Edelstahl bei der Herstellung mit erfindungsgemäßer Vorrichtung nicht vorhanden sind. Bei dem zweiten Umbiegen der Laschen zum endgültigen Verbinden des Werkstückgefüges wird, um eine Überbelastung des Werkstoffes des Werkstückes und ein Einreißen oder Abbrechen der umgebogenen Teile zu vermeiden, in zwei Schritten - zuerst Aufspreizen und dann Umbiegen - vorgegangen. Durch die Vermeidung einer starken Belastung des Werkstückes beim Verformen ist auch weiter ge­ währleistet, daß die Oberfläche des Werkstückes nicht be­ schädigt wird und ein Einreißen oder Abbrechen der endgültig umgebogenen Teile vermieden wird.

Die Führungsstifte und deren Funktion ermöglichen die genaue Zentrierung manuell eingelegter zu verbindender Werkstücke gegenüber den vorbekannten Biegestempeln.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit eine Vor­ richtung und ein in dieser Vorrichtung herstellbares Werk­ stück geschaffen, bei dem in einfacher Art und Weise die zu verbindenden Werkstücke manuell eingelegt werden können und eine sichere und optisch einwandfreie Verbindung auch bei Verwendung von sehr sprödem Material, wie Edelstahl rost­ frei, gewährleistet ist.

Zur Optimierung der aufeinander abgestimmten Bewegungsabläu­ fe in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Federkon­ stante der Feder des Biegestempels größer als die Federkon­ stante der Feder des Führungsstiftes. Damit ist in einfacher Weise gewährleistet, daß bei der Schließbewegung der Vor­ richtung zuerst der Biegestempel und dann erst dessen Füh­ rungshülse in Kontakt mit den zu verbindenden Werkstücken kommt.

Bevorzugt weist der Biegestempel an seiner den Biegebereich bildenden Stirnfläche eine umlaufende Schräge auf, die in etwa den vorbestimmten Winkel der vorgebogenen Laschen aufweist.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß das beste Ergebnis da­ durch erzielt wird, daß der vorbestimmte Winkel in etwa 45° beträgt.

Ein in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestelltes mehrlagiges Werkstück, bei dem die Ausgangswerkstücke je­ weils gelocht sind, wobei ein Ausgangswerkstück wenigstens jeweils zwei in eine Bohrung oder in Bohrungen des oder der anderen Ausgangswerkstücke einragende Laschen aufweist, die im zusammengefügten Zustand des Werkstücks durch die Bohrung oder Bohrungen des oder der weiteren Ausgangswerkstücke(s) hindurchragen und auf der obersten Oberfläche des im Werk­ stückgefüge am entferntesten liegenden Werkstückes aufge­ preßt anliegen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung oder die Bohrungen mit den einragenden Laschen mit einem Durchzug zwischen den Laschen ausgestattet, der annähernd bis zur äußersten Oberfläche des im Werkstück am entfernte­ sten liegenden Ausgangswerkstücks vorragt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch und im Schnitt dargestellte er­ findungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein gelochtes Ausgangswerkstück,

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein weiteres gelochtes Ausgangswerkstück mit ei­ ner Bohrung,

Fig. 4 einen Schnitt durch das Werkstück nach Fig. 3 nach dem Aufbiegen von Laschen,

Fig. 5 einen Schnitt durch geschichtete Werkstücke und

Fig. 6 einen Schnitt durch ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestelltes Werkstück.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fügen von zwei oder mehreren flächig aufeinanderliegenden, dünnwandigen, gelochten Ausgangswerkstücken 1, 5 aus plastisch kaltverformbarem Werkstoff, wird in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles für das erfindungsgemäße Werkstück einer Verbindung eines auf die Außenfläche als Ausgangswerkstück 1 einer nicht weiter dargestellten Tür einer Haushalt-Geschirrspülmaschine angebrachten Abdeckprofiles als weiteres Ausgangswerkstück 5 aus rostfreiem Edelstahl erläutert. Somit ist eines der zu verbindenen, gelochten Werkstücke 1, 5, die Außenfläche 1 der Tür einer Haushalt-Geschirrspülmaschine und das Abdeckprofil 5 das weitere gelochte Werkstück 5 nach der Erfindung.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand den Fig. 2 bis 6, in denen die einzelnen Schritte des Fügens der Ausgangswerkstücke 1, 5 des vorgenannten Werkstücks dargestellt sind, und anhand der Darstellung in Fig. 1 beschrieben.

In dem ersten Schritt des Fügens wer­ den die Ausgangswerkstücke 1, 5 gelocht. In Fig. 2 ist ein Teil der Außenfläche 1 mit einer Bohrung 2 gezeigt. In Fig. 3 ist ein Teil des Abdeckprofiles 5 dargestellt, das eine Bohrung 6 aufweist, in die erfindungsgemäß wenigstens zwei - im Aus­ führungsbeispiel drei - Laschen 7 einragen. Diese Bohrung 6 weist im Ausführungsbeispiel einen Durchzug 8 auf, der im Zusammenfügezustand (Fig. 6) annähernd bis auf eine äußer­ ste Oberfläche 3 des anderen Ausgangswerkstücks 1 vorragt.

Diese Laschen 7 und der Durchzug 8 werden in dem nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens hochgebogen, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

In Fig. 5 ist das Aufschichten der beiden Werkstücke 1, 5 entsprechend dem nächsten Schritt dargestellt. Das Ausgangswerkstück 5 mit den aufgebogenen Laschen 7 - dsa Abdeckprofil 5 aus rostfreiem Edelstahl - ist auf das andere Ausgangswerkstück 1 - die Außenfläche 1 - so aufgefädelt, daß die aufgebogenen Laschen 7 durch die Bohrung 2 der Außenfläche 1 hindurchragen, wobei diese Laschen 7 über dessen Oberfläche 3 hinausreichen.

Die Fig. 6 zeigt das erfindungsgemäße Werkstück in dem Zusammenfügezustand, d. h. nach Beendigung des Fügens. Dabei sind die Laschen 7 des Abdeckprofiles 5 auf die Oberfläche 3 der Außenfläche 1 umgebogen und darauf verpreßt.

In Fig. 1 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 gezeigt. Die­ se Vorrichtung 10 weist einen feststehenden Gegenhalter 20, der als Gegenhalterplatte 21 ausgebildet ist, und einen be­ weglichen Teil 11 auf. In der Gegenhalterplatte 21 ist ein durch eine Feder 23 gegen den beweglichen Teil 11 belaste­ ter, in Richtung zu dem beweglichen Teil 11 beweglicher und in einer Längsführung 24 geführter Führungsstift 22 ange­ ordnet. Der bewegliche Teil 11 weist einen Biegestempel 12 auf, der gegen den Führungsstift 22 mittels einer Feder 13 belastet ist und in einer Führungshülse 15 in Richtung zu dem Führungsstift 22 in einer Längsführung 14 geführt ist. Die Feder 13 des Biegestempels 12 ist in der Längsführung 14 hinter dem Biegestempel 12 angeordnet. Die Kraft der Feder 13 des Biegestempels 12 ist größer als die Kraft der Feder 23 des Führungsstiftes 22.

In der nicht gezeigten Offenstellung der Vorrichtung 10 werden die Werkstücke 1, 5 an die Gegenhalterplatte 21 an­ gelegt. Das Werkstück 5 mit den aufgebogenen Laschen 7 liegt direkt an der Gegenhalterplatte 21 an und dessen La­ schen 7 ragen durch die Bohrung 2 der Außenkante 1 und über deren Oberfläche 3 in Richtung auf den Biegestempel 12 hin­ aus.

Während der Schließbewegung der Vorrichtung 10 läuft der Biegestempel 12 auf den Führungsstift 22 auf und dieser wird von dem Biegestempel 12 gegen die Kraft der Feder 23 in die Längsführung 24 in der Gegenhalterplatte 21 bis zu einem Anschlag 25 eingeschoben. Bei diesem Bewegungsablauf werden die Laschen 7 in einem vorbestimmten Winkel α - im Ausführungsbeispiel etwa 45° - aufgespreizt. Hierzu weist der Biegestempel 12 in seinem Biegebereich eine Schräge 16 auf, die in etwa den vorbestimmten Winkel α - im Ausfüh­ rungsbeispiel 45° - aufweist. Die Zwischenstellung des Auf­ spreizens der Laschen 7 ist in Fig. 1 dargestellt und zeigt den Schritt des Fügens, der zwischen den in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigten Schritten des Fügens liegt.

Im weiteren Verlauf der Schließbewegung der Vorrichtung 10 wird die Führungshülse 15 gegen die Kraft der Feder 13 des Biegestempels 12 bis zur Anlage an den Werkstücken 1, 5 be­ wegt. Dabei werden die Laschen 7 vollständig auf die Ober­ fläche 3 des dem Biegestempel 12 gegenüberliegenden Werk­ stückes 1 aufgepreßt. Das erfindungsgemäße Werkstück ist mit diesem Bewegungsablauf in seinen Zusammenfügezu­ stand, gezeigt in Fig. 6, überführt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Fügen von mindestens zwei flächig auf­ einanderliegenden, dünnwandigen, gelochten Ausgangswerkstücken aus plastisch kaltverformbarem Werkstoff mittels eines Biegestempels gegen einen Gegenhalter, wobei eines der Werkstücke mit aufgebogenen Laschen in Richtung auf den Biegestempel in der Vorrichtung liegt, und wobei der Ge­ genhalter als Gegenhalterplatte ausgebildet ist, und wo­ bei der Biegestempel gegen den Gegenhalter federbelastet ist und in einer Führungshülse in Richtung zu dem Gegen­ halter in einer Längsführung geführt ist, in der die Fe­ der des Biegestempels hinter diesem angeordnet ist und wobei die Laschen in einem vorbestimmten Winkel vorgebo­ gen werden und im weiteren Verlauf der Schließbewegung der Vorrichtung die Führungshülse gegen die Kraft der Feder des Biegestempels bis zur Anlage an die Ausgangswerkstücke bewegt wird, wobei die Laschen vollständig auf der Ober­ fläche des am Biegestempel anliegenden Ausgangswerkstückes auf­ gepreßt werden, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Gegenhalterplatte (21) ein gegen den Biegestempel (12) federbelasteter, in Richtung zu dem Biegestempel (12) beweglicher und in einer Längsführung (24) geführter Führungsstift (22) angeordnet ist, der in der Offenstellung der Vorrichtung (10) in die Bohrungen (2, 6) der zu fügenden Ausgangswerkstücke (1, 5) hineinragt und wobei während der Schließbewegung der Vorrichtung (10) die Stirnflächen von Biegestempel (12) und Führungsstift (22) zur Anlage kommen und der Führungsstift (22) von dem Biegestempel (12) gegen die Kraft der Feder (23) des Führungsstiftes (22) in die Längsführung (24) in der Ge­ genhalterplatte (21) bis zu einem Anschlag (25) einge­ schoben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante der Feder (13) des Biegestempels (12) größer ist als die Federkonstante der Feder (23) des Führungsstiftes (22).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Biegestempel (12) an seiner den Biegebe­ reich bildenden Stirnfläche eine umlaufende Schräge (16) aufweist, die in etwa den vorbestimmten Winkel (α) der vorgebogenen Laschen (7) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Winkel (α) etwa 45° beträgt.

5. In einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestelltes, mehrlagiges Werkstück, bei dem die Aus­ gangswerkstücke jeweils gelocht sind, wobei ein Aus­ gangswerkstück wenigstens jeweils zwei in eine Bohrung oder in Bohrungen des oder der anderen Ausgangswerkstüc­ ke einragende Laschen aufweist, die im zusammengefügten Zustand des Werkstücks durch die Bohrung oder Bohrungen des oder der weiteren Ausgangswerkstücke hindurchra­ gen und auf der äußersten Oberfläche des im Werkstück am entferntesten liegenden Ausgangswerkstückes aufgepreßt anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (6) oder die Bohrungen mit den einragenden Laschen (7) mit einem Durchzug (8) zwischen den Laschen (7) ausgestattet ist, der annähernd bis zur äußersten Oberfläche (3) des im Werkstück am entferntesten liegenden Ausgangswerk­ stückes (1) vorragt.